虚拟同步机技术问题研究论文

能源是社会发展的重要推动力,随着以太阳能、风能为代表的可再生能源被开发利用,分布式电源和微电网在配电网中的渗透率逐年升高,造成电力系统惯性下降,影响到电网的稳定运行。逆变器作为分布式电源和微电网与电网之间的接口和纽带,在维护系统稳定方面起着至关重要的作用,因此有必要研究逆变器控制来应对上述问题。本文主要对微网逆变器的虚拟同步发电机控制进行研究。首先,介绍了课题的研究背景与意义,对逆变器常用的控制策略进行了介绍,表明了虚拟同步发电机在增强惯性方面的优势。介绍了VSG的数学模型和基本工作原理,分析了转动惯量和阻尼系数对VSG在孤网和并网下的功频特性的影响,建立了小信号模型并进行了稳定性分析,给出了一种可以准确、快速获取控制参数的方法。仿真实现了VSG在孤网和并网下的稳定运行,并且具备惯性和下垂特性,表明了理论的正确性。其次,研究了基于VSG的光储发电系统协调控制策略,对光伏和蓄电池的控制原理进行了介绍。根据光伏、储能、直流母线和并网逆变器之间的功率平衡关系,进行能量管理,利用储能蓄电池对光伏的补充,为VSG提供惯性支撑。VSG根据蓄电池SOC调整功率输出进行限值保护。对VSG运行所需的储能配备进行了定量分析。仿真对上述控制方法进行了验证。再次,针对VSG面临的并网切换问题,改进虚拟同步发电机进行并网预同步。有功环引入积分控制,实现二次调频,并利用根轨迹和伯德图进行改进后的稳定性分析,无功环引入电压反馈校正实现二次调压,相角采用电压定向矢量技术进行相位追踪,进而实现无缝切换。为优化频率和有功功率响应,根据VSG功角特性曲线,分析了转动惯量和频率变化之间的关系,提出一种VSG自适应转动惯量控制方法。仿真验证了所提方法的正确性。最后,搭建了以DSP320F2812为控制核心的VSG硬件实验平台,包括对主电路和采样、调理、保护、驱动等控制系统的设计,在软件CCS3.3上进行VSG控制所需的主程序和包括中断程序、AD采样、定时中断等子程序在内的程序编写与调试。在此基础上进行逆变器控制完成VSG实验研究,结果证明了所提控制的正确性。

虚拟仿真技术已广泛应用于高职计算机网络课程的教学中。本文简介了虚拟仿真技术及其应用于计算机网络基础课程的优势，阐述了其在高职计算机网络基础课程的课堂教学和实验教学中的应用。

一、虚拟仿真技术的概述

虚拟仿真技术是将虚拟现实技术和系统仿真技术有机结合的一种新的实验研究技术，人类、战略性技术。借助该技术可认识和改造世界，因而它有望成为继数学推理、科学实验之后又一虚拟仿真技术以多媒体技术、虚拟现实技术、网络通信技术等信息技术为基础，构建一个与现实世界的物体和环境相同或相似的虚拟环境，如模拟器、仿真软件、数学模型、仿真实验等。其中虚拟仿真实验在我国高职院校的教学中广泛应用，已逐渐成为一种新的教学模式。

1.国内外虚拟仿真技术在教学中的应用

目前，国外虚拟仿真软件主要包括多功能电路模拟实验平台PSPICE、模拟和数字电路的.Tina Pro、用于电路描述和仿真的语言与仿真软件Circuit Maker、仿真单片机Proteus、Cisco路由器和自定义网络拓扑结构及连接的Boson NetSim。在我国，北京邮电大学的电子信息虚拟仿真实验教学中心有“开放式虚拟仿真实验教学管理平台”、Packet Trace软件、北京航天大学的分布式虚拟环境、GMDSS模拟训练实验室、导航雷达模拟训练中心等。

2.虚拟仿真技术应用于计算机基础课程的优势

通过实例操作演示非常抽象的概念，将抽象的网络概念具体化、形象化，为学生提供逼真生动的学习环境，加强老师与学生的互动，实现教与学双向互动，提高学生的学习热情和主动性。通过仿真实例的展示，为学生创造更多的实践机会，不仅可以激发学生的求知欲望，帮助学生充分吸收和掌握教学内容，更能激发他们的创造动机和创造性思维。

二、虚拟仿真技术在高职院校计算机网络基础课程的应用

1.虚拟仿真技术的应用，优化了网络课程实验教学环境

目前，很多高职院校计算机硬件设备与软件更新滞后，教师无法正常地开展实验教学，只能通过视频和文字等辅助资料来补充实际实验的不足。虚拟化技术可以有效解决上述问题，通过虚拟多种不同的计算机环境，学生可在一台计算机上完成服务器与终端机之间的切换，并能使用不同的操作系统与应用程序来开展网络实验。虚拟技术实现了改善高职计算机网络课程的实验教学中教学环境、提高教育教学实效的目标。

2.虚拟仿真技术的应用，更新了实验教学手段

高职教师们利用虚拟仿真技术实现了“一机多用”，有利于顺利开展计算机网络基础课程这一实践性较强的课程，学生可以通过精确地操作某些系统或者软件，了解其运行特征和过程，并以此进一步加深对理论知识的理解，近距离观察和分析实验现象。

3.虚拟仿真技术的应用，缓解了实训设备不足的难题

目前，在高职教育计算机网络课程的实训设备严重短缺，而虚拟仿真技术让虚拟实验室成为现实，尽管不能从根本上替代实际上的物理设备，但是学生可在虚拟机上做所有的操作实验，将理论与实践相结合，使学习更直观，教学更真实，既保证了教学质量，又促进了学生实践能力的培养。因此，虚拟仿真技术的应用，不仅解决了实验实训设备短缺的难题，又能更好地为高职教育培养更多的实用性人才助力。

三、结束语

综上所述，现阶段的高职院校计算机网络基础课程的教学中仍存在着一些问题，将虚拟仿真技术与真实实验相结合，可有效解决学校设备和场所短缺等问题，使学生通过虚拟仿真实验教学掌握网络技术，提高学生的实践能力和创新能力，提高学生的综合运用计算机网络知识解决分析实际问题的能力，为社会培养出高水平高素质的复合型网络工程专业人才。